油水井套损主要原因分析及治理措施研究

曹石年

摘要：玉门油田在注水开发过程中，受油气储层类型复杂、非均匀地应力等因素影响，加之开发过程中的出砂、腐蚀、高压注水、高压施工等因素影响，导致油水井套管损坏情况非常严重。而套管损坏造成注采系统失调，不仅影响到油田的稳产，甚至导致油水井停产、报废，使得正常作业无法进行。因此加强套损井治理对油田的稳定开发具有十分重要的现实意义。通过对玉门油田油水井套管损坏表现形式进行分析了，找出了导致套损的主要原因，并提出了预防和治理套管损坏的有效措施，并对各项套损治理技术的优缺点进行了详细阐述。

关键词：油水井套损；套管变形；套管破裂；套损原因；治理措施

前言

玉门油田经过多年的开发，油水井状况变得越来越复杂，套管腐蚀、变形和错断等现象也在逐年增加。而油水井套管损坏直接影响油田生产和开发效益，成为制约油田稳产和高效开发的不利因素。因此，针对油田低成本高效精细开发需要，作业公司从油水井套损特点入手，致力于探索适合玉门油田不同区块油水井的套损检测技术和套损修复治理技术，形成了适用于玉门油田的油水套损井治理修复模式，取得了很好的效果。

1.油水井套损原因分析

油水井套管损坏形态可归纳为两大类：套管变形和套管破裂。套变可细分为缩径、弯曲、错断，套破可细分为裂开、腐蚀穿孔、磨损穿孔。根据套损机理研究，引起套损的原因主要是：

（1）非均匀地应力使套管容易沿着载荷大的方向被向内挤压内通径变小。

（2）断层失稳滑移对套管产生横剪向切作用，套管发生缩径、错断变形。

（3）地层出砂形成空洞后增加套管的工作应力（1.5-2.0倍）。

（4）高注水压力造成泥岩吸水膨胀，上覆岩压使套管发生长井段弯曲。

（5）高矿化度水引起腐蚀穿孔。

（6）机械磨损引起套管破裂。

（7）高压施工对油层段产生挤压变形甚至破裂。

套管损坏的原因是复杂和多方面的，一般是多个原因综合作用，最终导致了套管多种损坏形式的存在（图1）。

2.油水套损井治理常用工艺措施

2.1机械卡封技术

机械卡封技术采用不同规格的封隔器对套损段进行封隔，维持油水井正常生产。适合长井段腐蚀、套破，封堵段以上套管无变形；破点不吐砂和灰浆的井况，该技术的缺点是不能洗井、加药，封隔器在井下时间过长有卡管柱的风险。

2.2挤灰封漏工艺技术

挤灰封漏工艺技术是将封堵堵剂挤注到套破段凝固后封堵破点，具有较好的承压能力和较大的通径。适应井况：适合套破段较短，挤灰段及以上套管无变形，且挤灰段井斜不宜超过45度。该技术缺点是：施工压力高、风险高，有可能造成“插旗杆”、二次套损、灰面无法处理等事故。

2.3机械整形工艺

机械整形工艺是修井工艺中针对套管变形采取的常规工艺，针对套变井况分为冲击胀管整形、碾压挤胀整形、刮铣整形，常用工具有梨形胀管器、辊子整形器、铣锥铣棒等。目前我厂主要使用胀管器及铣锥铣棒进行治理。

（1）胀管修套。胀管器是修复井下套管较小变形的整形工具之一，它依靠地面施加的冲击力，迫使工具的锥形头部，楔入变形套管部位，进行挤胀，实现恢复其内通径尺寸的目的。该整形器只适用于Φ95mm以上的单点变形，一次只能整形2mm。胀管修套技术缺点是修套后套管易回弹。

（2）刮铣修套。铣锥铣棒是大修井施工中的重要修套工具，用以打通道，扩径。是利用外齿铣鞋或硬质合金块、或钨钢粉堆焊的硬性，在钻柱转动旋转及钻压下，切屑、刮屑、钻磨，逐步将套管内腔的变形、套管皮、毛刺、飞边、水锈、水垢、水泥刮铣、钻铣干净，碎屑在施加一定泵压、排量被冲洗带至地面，从而解除卡阻，打通道，达到扩径，恢复通径尺寸。

刮铣修套技术是不易操作，套管损伤严重，易开窗等缺点。

2.4取套换套工艺技术

取套换套工艺是该工艺技术是把损坏的套管取出来，下入新套管与井内剩余的完好套管连接上，然后根据需要采取固井或不固井方式完井。该工艺技术是针对浅层套管破损的治理办法，在600米以内的都可以通过这种办法解决，在所有的修套工艺当中，只有该种办法可以有效的治理套管，而不减少套管的内径和保证套管的密封性。取套换套工艺技术具有可以在不减少套管的内径和套管的密封承压能力的情况下根治套损的特点，特殊其缺点也很明显，那就是选井条件严格，实施难度大，设备要求高，成本投入高。

2.5套管补贴工艺技术

套管补贴工艺是采用大通径卡瓦或软密封材料将补贴管以悬挂或膨胀方式固定在套损段，并通过补贴管两端的密封部件将套损段封堵住，以达到治理套损的目的。该工艺目前有常规补贴方式和膨胀管补贴方式，适合长井段腐蚀、套破，封堵段以上套管良好，破点不吐砂、灰浆，套管处理以后的内通径不小于118mm。

（1）套管补贴

套管补贴就是把补贴管下到套损段后，应用外力使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上，补贴完后内径缩至100mm左右。

（2）膨胀管补贴

膨胀管补贴用油管将膨胀管管柱下至需补贴井段，用膨胀工具以液压力或机械力的方法使管材永久变形，从而达到预定的工程目的。膨胀管补贴技术的显著优势是可以补贴长达几百米甚至上千米的套损管，而且直径比原有套管只小一点，最低程度地降低了对作业和生产的影响。

2.6小套管二次固井工藝技术

小套管固井工艺技术是当油水井发生套变或套破后（套变井利用套管整形技术，将套管变形处扩径），将小于油层套管一个尺寸等级的套管（7in/51/2in、51/2in /4in）下入井中，实施水泥浆固井，从而形成一个全新的井筒，达到修复套管损坏井的目的。施工过程中利用小套管扶正器来保证小套管的居中，利用阻流环防止水泥浆倒灌，固井完成后开井候凝48小时测固井质量。

套管补贴工艺技术适应与油水井大段或全井套管腐蚀、弯曲变形损坏的情况。其缺点是内径缩减，增大后期的分采、分注、油层改造等措施难度。

2.7小侧钻工艺技术

针对上部套管完好，油层附近套管错断或原井筒无法处理的情况，实施裸眼打通道或开窗侧钻，结合小套管固井治理套损。小侧钻工艺技术适合套损段在油层附近以及套损段以上套管良好的井况，缺点是：现场设备配套不完善；侧钻段易发生坍塌，对泥浆性能要求高。

3.结语

玉门油田作业公司根据不同区块油水井套损实际情况，从油藏增油潜力、井筒复杂程度、费用等方面综合考虑，确定了套损井优化工艺、分类治理、实现效益最大化治理思路，并形成了多种套损治理工艺技术，但是部分工艺在应用中还存在一些技术难题，如：

对于缩径、轻度弯曲的套变井采用机械修套工艺后易回弹、套破，对下井管柱存在极大风险；挤灰堵漏工艺主要采用G级水泥，有效期普遍不长，有时还需要结合卡封管柱生产；下小套管固井的套损井一般井筒内通径状况较好，针对错断、套破严重的井暂时没有很好的治理手段等等，这些都需要我们进一步加强技术攻关来优化现有套损井治理工艺技术体系。

参考文献

[1] 沈利民. 水平井套损井筒处理技术[J].工程技术.2017，13（7）：12-13.

（作者单位：中国石油玉门油田作业公司）